БИБЛИЯ ХАКЕРА

Frame Relay

Frame Relay первоначально замышлялся как протокол для исполь­зования в интерфейсах ISDN, и исходные предложения, представленные в CCITT в 1984 г., преследовали эту цель. Была также предпринята рабо­та над Frame Relay в аккредитованном AN SI комитете по стандартам Т1S1 в США.

Крупное событие в истории Frame Relay произошло в 1990 г., когда Cisco Systems, StrataCom, Northern Telecom и Digital Equipment Corpo­ration образовали консорциум, чтобы сосредоточить усилия на разработ­ке технологии Frame Relay и ускорить появление изделий Frame Relay, обеспечивающих взаимодействие сетей. Консорциум разработал специ­фикацию, отвечающую требованиям базового протокола Frame Relay, рассмотренного в ТІ SI и CCITT; однако он расширил ее, включив харак­теристики, обеспечивающие дополнительные возможности для ком­плексных окружений межсетевого объединения. Эти дополнения к Frame Relay называют обобщенно local management interface (LMI) (интерфейс управления локальной сетью).

Основы технологии

Frame Relay обеспечивает возможность передачи данных с комму­тацией пакетов через интерфейс между устройствами пользователя (на­пример, маршрутизаторами, мостами, главными вычислительными ма­шинами) и оборудованием сети (например, переключающими узлами). Устройства пользователя часто называют терминальным оборудованием (DTE), в то время как сетевое оборудование, которое обеспечивает согла­сование с DTE, часто называют устройством завершения инфор­мационной цепи (DCE). Сеть, обеспечивающая интерфейс Frame Relay, может быть либо общедоступная сеть передачи данных и использрванием несущей, либо сеть с оборудованием, находящимся в частном владении, которая обслуживает отдельное предприятие.

В роли сетевого интерфейса, Frame Relay является таким же типом протокола, что и Х.25. Однако Frame Relay значительно отличается от Х.25 по своим функциональным возможностям и по формату. В частнос­ти, Frame Relay является протоколом для линии с большим потоком ин­формации, обеспечивая более высокую производительность и эффектив­ность.

В роли интерфейса между оборудованием пользователя и сети, Frame Relay обеспечивает средства для мультиплексирования числа логических информационных диалогов (называемых виртуальны­ми цепями) через один физический канал передачи, которое выполняет­ся с помощью статистики. Это отличает его от систем, использующих только технику временного мультиплексирования (TDM) для поддержа­ния множества информационных потоков. Статистическое мультиплек­сирование Frame Relay обеспечивает более гибкое и эффективное исполь­зование доступной полосы пропускания. Оно может использоваться без применения техники TDM или как дополнительное средство для каналов, уже снабженных системами TDM.

Другой важной характеристикой Frame Relay является то, что она использует новейшие достижения технологии передачи глобальных се­тей. Более ранние протоколы WAN, такие как Х.25, были разработаны в то время, когда преобладали аналоговые системы передачи данных и мед­ные носители. Эти каналы передачи данных значительно менее надежны, чем доступные сегодня каналы с волоконно-оптическим носителем и ци­фровой передачей данных. В таких каналах передачи данных протоколы канального уровня могут предшествовать требующим значительных вре­менных затрат алгоритмам исправления ошибок, оставляя это для выпол­нения на более высоких уровнях протокола. Следовательно, возможны большие производительность и эффективность без ущерба для целостно­сти информации. Именно эта цель преследовалась при разработке Frame Relay. Он включает в себя алгоритм проверки при помощи циклического избыточного кода (CRC) для обнаружения испорченных битов (из-за че­го данные могут быть отвергнуты), но в нем отсутствуют какие-либо ме­ханизмы для корректирования испорченных данных средствами протоко­ла (например, путем повторной их передачи на данном уровне протокола).

Другим различием между Frame Relay и Х.25 является отсутствие явно выраженного управления потоком для каждой виртуальной цепи. В настоящее время, когда большинство протоколов высших уровней эф­фективно выполняют свои собственные алгоритмы управления потоком, необходимость в этой функциональной возможности на канальном уров­не уменьшилась. Таким образом, Frame Relay не включает явно выражен­ных процедур управления потоком, которые являются избыточными для этих процедур в высших уровнях. Вместо этого предусмотрены очень про­стые механизмы уведомления о перегрузках, позволяющие сети инфор­мировать какое-либо устройство пользователя о том, что ресурсы сети на­ходятся близко к перегрузки. Такое уведомление может предупредить протоколы высших уровней о том, что может понадобиться управление потоком.

Стандарты Current Frame Relay адресованы перманентным вирту­альным цепям (PVC), определение конфигурации которых и управление осуществляется административным путем в сети Frame Relay. Был также предложен и другой тип виртуальных цепей — коммутируемые виртуаль­ные цепи (SVC). Протокол ISDN предложен в качестве средства сообще­ния между DTE и DCE для динамичной организации, завершения и уп­равления цепями SVC.

Дополнения LMI

Помимо базовых функций передачи данных протокола Frame Relay, спецификация консорциума Frame Relay включает дополнения LMI, ко­торые делают задачу поддержания крупных межсетей более легкой. Неко­торые из дополнений LMI называют «общими»; считается, что они могут быть реализованы всеми, кто взял на вооружение эту спецификацию. Другие функции LMI называют «факультативными». Ниже приводится следующая краткая сводка о дополнениях LMI:

Сообщения о состоянии виртуальных цепей (общее дополнение)

Обеспечивает связь и синхронизацию между сетью и устройством пользователя, периодически сообщая о существовании новых и лик­видации уже существующих PVC, и в большинстве случаев обеспечивая информацию о целостности PVC. Сообщения о состоянии виртуальных цепей предотвращают отправку информации в «черные дыры», то есть че­рез PVC, которые больше не существуют.

Многопунктовая адресация (факультативное)

Позволяет отправителю передавать один блок данных, но достав­лять его через сеть нескольким получателям. Таким образом, многопунк­товая адресация обеспечивает эффективную транспортировку сообщений протокола маршрутизации и процедур резолюции адреса, которые обыч­но должны быть отосланы одновременно во многие пункты назначения.

Глобальная адресация (факультативное)

Наделяет идентификаторы связи глобальным, а не локальным зна­чением, позволяя их использование для идентификации определенного интерфейса с сетью Frame Relay. Глобальная адресация делает сеть Frame Relay похожей на LAN в терминах адресации; следовательно, протоколы резолюции адреса действуют в Frame Relay точно также, как они работа­ют в LAN.

Простое управление потоком данных (факультативное)

Обеспечивает механизм управления потоком который

Применим ко всему интерфейсу Frame Relay. Он предназначен для тех ус­тройств, высшие уровни которых не могут использовать биты уведомле­ния о перегрузке и которые нуждаются в определенном уровне управле­ния потоком данных.

Форматы блока данных

Флаги (flags) ограничивают начало и конец блока данных. За откры­вающими флагами следуют два байта адресной (address) информации. 10 битов из этих двух байтов составляют идентификацию (ID) фактической цепи (называемую сокращенно DLCI от «data link connection identifier»).

Центром заголовка Frame Relay является 10-битовое значение DLCI. Оно идентифицирует ту логическую связь, которая мультиплекси­руется в физический канал. В базовом режиме адресации (то есть не рас­ширенном дополнениями LMI), DLCI имеет логическое значение; Это оз­начает, что конечные устройства на двух противоположных концах связи могут использовать различные DLCI для обращения к одной и той же связи.

В конце каждого байта DLCI находится бит расширенного адреса (ЕА). В случае, если этот бит единица, то текущий байт является послед­ним байтом DLCI. В настоящее время все реализации используют двубай­товый DLCI, но присутствие битов ЕА означает, что может быть достиг­нуто соглашение об использовании в будущем более длинных DLCI.

Бит C/R, следующий за самым значащим байтом DLCI, в настоя­щее время не используется.

И наконец, три бита в двубайтовом DLCI являются полями, связан­ными с управлением перегрузкой. Бит «Уведомления о явно выраженной перегрузке в прямом направлении» (FECN) устанавливается сетью Frame Relay в блоке данных для того, чтобы сообщить DTE, принимающему этот блок данных, что на тракте от источника до места назначения имела мес­то перегрузка. Бит «Уведомления о явно выраженной перегрузке в обрат­ном направлении» (BECN) устанавливается сетью Frame Relay в блоках данных, перемещающихся в направлении, противоположном тому, в ко­тором перемещаются блоки данных, встретившие перегруженный тракт. Суть этих битов заключается в том, что показания FECN или BECN мо­гут быть продвинуты в какой-нибудь протокол высшего уровня, который может предпринять соответствующие действия по управлению потоком. (Биты FECN полезны для протоколов высших уровней, которые исполь­зуют управление потоком, контролируемым пользователем, в то время как биты BECN являются значащими для тех протоколов, которые зави­сят от управления потоком, контролируемым источником («emitter-con - trolled»).

Бит «приемлемости отбрасывания» (DE) устанавливается DTE, бы сообщить сети Frame Relay о том, что какой-нибудь блок данных име­ет более низшее значение, чем другие блоки данных и должен быть от­вергнут раньше других блоков данных в том случае, если сеть начинает испытыватъ недостаток в ресурсах, то есть он представляет собой очень простой механизм приоритетов. Этот бит обычно устанавливается только в том случае, когда сеть перегружена.

Формат сообщений LMI

Сообщения LMI отправляются в блоках данных, которые характе­ризуются DLCI, специфичным для LMI (определенным в спецификации консорциума как DLCI=1023).

В сообщениях LMI заголовок базового протокола такой же, как в обычных блоках данных. Фактическое сообщение LMI начинается с че­тырех мандатных байтов, за которыми следует переменное число инфор­мационных элементов (IE). Формат и кодирование сообщений LMI бази­руются на стандарте AN SIТ1SI.

Первый из мандатных байтов (unnumbered information indicator — индикатор непронумерованной информации) имеет тот же самый фор­мат, что и индикатор блока непронумерованной информации LAPB (UI) с битом P/F, установленным на нуль. Следующий байт называют «дис­криминатор протокола» (protocol discriminator); он установлен на величи­ну, которая указывает на «LMI». Третий мандатный байт (call reference - ссылка на обращение) всегда заполнен нулями.

Последний мандатный байт является полем «типа сообщения» (messagetype). Определены два типа сообщений. Сообщения «запрос о со­стоянии» (status enquiry) позволяют устройствам пользователя делать за­просы о состоянии сети. Сообщения «состояние» (status) являются отве­том на сообщения-запросы о состоянии. Сообщения «продолжайте рабо­тать» (keepalives) (посылаемые через линию связи для подтверждения того, что обе стороны должны продолжать считать связь действующей) и сообщения о состоянии PVC являются примерами таких сообщений; это общие свойства LMI, которые должны быть частью любой реализации, соответствующей спецификации консорциума.

Сообщения о состоянии и запросы о состоянии совместно рбеспе - чивают проверку целостности логического и физического каналов. Эта информация является критичной для окружений маршрутизации, так как алгоритмы маршрутизации принимают решения, которые базируются на целостности канала.

За полем типа сообщений следуют несколько IE. Каждое Щ состо­ит из одно-байтового идентификатора IE, полядлины IE и одного Или бо­лее байтов, содержащих фактическую информацию.

Глобальная адресация

В дополнение к общим характеристикам LMI существуют несколь­ко факультативных дополнений LMI, которые чрезвычайно полезны в окружении межсетевого объединения. Первым важным факультативным дополнением LMI является глобальная адресация. Как уже отмечалось раньше, базовая (недополненная) спецификация Frame Relay обеспечи­вает только значения поля DLCI, которые идентифицируют цепи PVC с локальным значением. В этом случае отсутствуют адреса, которые иден­тифицируют сетевые интерфейсы или узлы, подсоединенные к этим ин­терфейсам. Так как эти адреса не существуют, они не могут быть обнару­жены с помощью традиционной техники обнаружения и резолюции адреса. Это означает, что при нормальной адресации Frame Relayдолжны быть составлены статистические карты, чтобы сообщать маршрутизато­рам, какие DLCI использовать для обнаружения отдаленного устройства и связанного с ним межсетевого адреса.

Дополнение в виде глобальной адресации позволяет использовать идентификаторы узлов. При использовании этого дополнения значения, вставленные в поле DLCI блока данных, являются глобально значимыми адресами индивидуальных устройств конечного пользователя (например, маршрутизаторов).

Глобальная адресация обеспечивает значительные преимущества в крупных комплексных объединенных сетях, так как в этом случае марш­рутизаторы воспринимают сеть Frame Relay на ее периферии как обыч­ную LAN. Нет никакой необходимости изменять протоколы высших уровней для того, чтобы использовать все преимущества, обеспечиваемые их возможностями.

Групповая адресация (multicusting)

Другой ценной факультативной характеристикой LMI является многопунктовая адресация. Группы многопунктовой адресации обозна­чаются последовательностью из четырех зарезервированных значений DLCI (от 1019 до 1022). Блоки данных, отправляемые каким-либо устрой­ством, использующим один из этих зарезервированных DLCI, тиражиру­ются сетью и отправляются во все выходные точки группы с данным обо­значением. Дополнение о многопунктовой адресации определяет также сообщения LMI, которые уведомляют устройства пользователя о допол­нении, ликвидации и наличии групп с многопунктовой адресацией.

В сетях, использующих преимущества динамической маршрутиза-

Маршрутная информация должна обмениваться между большим числом маршрутизаторов. Маршрутные сообщения могут быть эффек­тивно отправлены путем использования блоков данных с много - пунктовой адресации. Это обеспечивает отправку сообщений в конкрет­ные группы маршрутизаторов.

Реализация сети

Frame Relay может быть использована в качестве интерфейса к ус­лугам либо общедоступной сети со своей несущей, либо сети с оборудо­ванием, находящимся в частном владении. Обычным способом реализа­ции частной сети является дополнение традиционных мультиплексоров интерфейсами Frame Relay для информационных устройств, а также интерфейсами (не являющимися специализированными интерфейсами Frame Relay) для других прикладных задач, таких как передача голоса и видео-телеконференций.

Обслуживание общедоступной сетью Frame Relay разворачивается путем размещения коммутирующего оборудования Frame Relay в цент­ральных офисах (СО) телекоммуникационной линии. В этом случае поль­зователи могут реализовать экономические от тарифов начисле­ний за пользование услугами, чувствительных к трафику, и освобождены от работы по администрированию, поддержанию и обслуживанию обору­дования сети.

Для любого типа сети линии, подключающие устройства пользова­теля к оборудованию сети, могут работать на скорости, выбранной из ши­рокого диапазона скоростей передачи информации. Типичными являют­ся скорости в диапазоне от 56 Kb/сек до 2 Mb/сек, хотя технология Frame Relay может обеспечивать также и более низкие и более высокие скоро­сти. Ожидается, что в скором времени будут доступны реализации, спо­собные оперировать каналами связи с пропускной способностью свыше 45 Mb/сек (DS3).

Как в общедоступной, так и в частной сети факт обеспечения уст­ройств пользователя интерфейсами Frame Relay не является обязатель­ным условием того, что между сетевыми устройствами используется про­токол Frame Relay. В настоящее время не существует стандартов на оборудование межсоединений внутри сети Frame Relay. Таким образом, могут быть использованы традиционные технологии коммутации цепей, коммутации пакетов, или гибридные методы, комбинирующие эти техно­логии.